Sustainable Recycle Process

資源循環プロセス学講座

リサイクル化学分野

Recycling Chemistry

資源・物質循環型社会の実現を目指して

Aim for the realization of resources-material recycling society

教授

吉岡敏明

Professor

Toshiaki Yoshioka

1. Techniques of Chemical Recycling for the Production of Benzene and Carbon from Waste PET
Aim of the research is the recovery of chemicals from waste plastics. The pyrolysis of poly(ethylene terephthalate) (PET)
leads mainly to carbon and gases without any economic benefit. Terephthalic acid can be obtained in the presence of steamand used again for the production of PET. When steam is used in the presence of calcium oxide, high yields of benzene areproduced. Benzene is a feedstock for the production of important compounds as styrene and phenol.
2. Wet Dechlorination Treatment of Waste Plastics Containing Chlorine
We have examined the advanced dechlorination of poly(vinyl chloride) (PVC) and its chemical modification bynucleophilic substitution. The efficiency of the dechlorination of flexible PVC in a NaOH/EG solution was increased byusing a ball mill during the reaction. Cl was substituted in solution by several nucleophilic agents. The yields were about
20% for KSCN, NaOH, and NaN3. The FT-IR spectra of the products confirmed the elimination of Cl from PVC and thesubstitution by a nucleophile.
3. Fermentative Hydrogen Production from Food Waste Without Inocula
In the recent years, a recycling-oriented society was promoted, but incineration is still the most used way for the treatmentof organic wastes such as food. However, incineration causes high energy consumption due to the high moisture content ofthe input material. In order to achieve higher energy efficiency in the treatment of biomasses, fermentation for hydrogen isconsidered as an alternative method for disposing of organic waste. We have investigated the improvement of hydrogenrecovery efficiency, and have developed a stable process design for the fermentation of organic wastes in this laboratory.
4. Application of Mg-Al Layered Double Hydroxide (Mg-Al LDH) for the Wastewater Treatment
The Mg-Al LDH can intercalate various inorganic and organic anions into the interlayers. We have attempted to modify
the interlayers with organic anions, and have expected to take up heavy metals and hazardous organic materials from anaqueous solution using the modified Mg-Al LDH.
1. 廃棄 PET からのベンゼン、カーボン生成ケミカルリサイクル技術（平成 19 年度

地域新生コンソーシアム

助教

亀田

知人

Assistant Professor

Tomohito Kameda

4. 有機酸で修飾した Mg-Al 系層状複水酸化物（Mg-AlLDH）の排水処理への応用
4-1. 重金属イオン含有排水の処理
Mg-Al LDH は、Mg(OH)2 の Mg2+ の一部が Al 3+ で置換されることにより生ずる正電荷八面体層をホスト層とし、その層Fig.2 Mechanism of dechlorination of PVC.

有機アニオンを吸着することが可能であるが、オキソ酸イオン

3. 種菌汚泥を接種しない生ゴミの水素発酵の形態を取らない正電荷を有する重金属イオンをそのままの形

生ゴミは含水率が高く、有効発熱量が小さいため、焼却にで吸着することはできない。そこで、重金属イオンとキレート形代わる処理方法が求められている。そこで、生ゴミを嫌気性細成能を有するクエン酸、リンゴ酸、及び酒石酸で Mg-Al LDH

菌の代謝反応により分解し、その代謝産物の一つである水素を化学修飾して機能化し、それらを排水中の重金属イオンのを高効率で回収するための研究を行なっている。生ゴミは地域除去に応用する研究を行った。その結果、いずれの場合も重毎に分散して発生するため、簡便な処理方法が適すると考え金属イオンの除去られる。当研究分野では、生ごみの初期 pHを 7 〜 9 にするに有効であることだけで、特別な種菌の添加なしでも生ごみ付着細菌群によるが示された。今後水素生成反応が起きることを見出した (Fig.3)。しかし、代謝は、排水から除去産物である有機酸の蓄積に伴い pH が低下するため、すぐにした重金属を回収し、水素生成が停止した。そこで、アルカリ添加によりpHを制御有価物としてリサした結果、水素収率が約 4 倍まで増加した。

イクルすることを目

2. 塩素含有廃プラスチックの湿式脱塩素処理指す。

プラスチックの熱分解油化などのケミカルリサイクルの際、Fig.4 Structure of Mg-Al LDH

4-2. 芳香族有機物イオンで修飾した Mg-Al LDH の合成水溶液からの芳香族有機化合物の選択的捕集能を有する

廃プラスチックの熱分解油化は、資源循環利用法の一置の腐食や、生成物中に塩素が残留するといった問題があ吸着剤の開発に取り組んでいる。pH10.5 一定下、ベンゼンつとして注目を集めている。現在までに、PET と消石灰のるため、前処理として溶液を用いた脱塩素処理について検討

スルホン酸 (BS) 又はベンゼンジスルホン酸 (BDS) 溶液に、混合熱分解により、ベンゼンの高選択的回収が可能であしている。NaOH/ エチレングリコール溶液にポリ塩化ビニルをMg-Ａｌ混合溶液を滴下した結果、BS −又は BDS2 −を層間にることを報告してきた。本研究では、混合プラスチック（3P入れて温度を上昇させると、高度に塩素が除去できる。このインターカレートした Mg-Al LDHを合成することができた。現在、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン）+PET）の方法は添加剤を含むポリ塩化ビニル実材料においても効果的得られた Mg-Al LDHを用いた水中の芳香族有機化合物の選

熱 分 解 油 化に及ぼす水 蒸 気と添 加 物の影 響を検 討したに塩素が除去可能である。高度に塩素を除去することで、廃択的な捕集に取り組んでいる。

（Fig.1）。ベンゼン及びスチレンの収率が最も高いのは、プラスチックの付加価値を高め、ケミカルリサイクルの普及に3P+PET に、Ca(OH) 2 と水蒸気を加えた場合であった。

繋がるのではないかと考えている。湿式法による脱塩素反応

混合プラスチッはFig.2 に示すような脱離（E2）及び置換（S N 2）反応によっク中の PET にて進行することから、塩素の一部を置換し、新たな機能を持対しても 、 油たせるアップグレードリサイクルについても検討している。ポリ化の収 率に及塩化ビニルの塩素部分をチオシアネート基（ＳＣＮ−）で一部ぼす Ca(OH) 2置換させることで、新たに抗菌性を付与することができる。生Before fermentationと水 蒸 気 の 添加 効 果が高い
Fig.1 Effect of water steam and additives onpyrolysis products from 3P+PET （600℃）.

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ン交換能を有することから、水質を汚濁する様々な無機および成物の色調は脱離反応の割合で白→黒に変化する。

ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含んでいると、塩酸生成による装研究開発事業）

間をアニオンが補償している（Fig.4）。Mg-Al LDH はアニオ

Coexistence Activity Report 2007

ことがわかった。

During fermentation

Fig.3 Picture of fermentation.

Recycling Technology HONDA AWARD
Clean Japan Center (CJC)
Toshiaki Yoshioka
Selective production of benzene and naphthalenefrom poly(butylene terephthalate) and poly(ethylene
naphthalene-2,6-dicarboxylate) by pyrolysis in presence of calcium hydroxide.
Best Poster AWARD
The 9th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology, Sendai, Japan
M.Ono,T.Kameda, G.Grause, T.Mizoguchi, T.Yoshioka
Up-grade Recycling of PVC by Chemical Modified.

アクティビティレポート

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